JP2585267B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP2585267B2
JP2585267B2 JP62110744A JP11074487A JP2585267B2 JP 2585267 B2 JP2585267 B2 JP 2585267B2 JP 62110744 A JP62110744 A JP 62110744A JP 11074487 A JP11074487 A JP 11074487A JP 2585267 B2 JP2585267 B2 JP 2585267B2
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政幸 堂城
光志 池田
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、液晶表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a liquid crystal display device.

(従来の技術) 近年非晶質シリコン(a−Si)膜を用いた薄膜トラン
ジスタ(TFT)をスイッチング素子とするアクティブマ
トリクス型液晶表示装置が注目されている。その理由
は、非晶質ガラス基板と低温で成膜できるa−Si膜を用
いてTFTアレイを形成すれば、大画面、高精細、高画
質、かつ安価なパネルディスプレイ(フラット型テレビ
ジョン)を実現できる可能性があるからである。
(Prior Art) In recent years, an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) using an amorphous silicon (a-Si) film as a switching element has attracted attention. The reason is that if a TFT array is formed using an amorphous glass substrate and an a-Si film that can be formed at a low temperature, a large-screen, high-definition, high-quality, and inexpensive panel display (flat-type television) can be realized. This is because there is a possibility that it can be realized.

例えばゲート電極配線をガラス基板上に設け、この上
に絶縁膜やa−Si膜を重ねてTFTを構成する逆スタガー
型のTFT構造を採用する場合、ゲート電極及びこれと一
体形成されるアドレス配線は、限られた厚さの中でその
上に半導体薄膜及びデータ配線を積層するわけであるか
ら、電極配線は薄くてかつ抵抗が十分に小さくなければ
ならない。また積層する場合には、上層の破断を防ぐた
め下層となる該電極配線の段差部にテーパ加工を施す必
要がある。従ってこのための加工性を有すること、そし
て、後の洗浄工程において硫酸、過酸化水素等の洗浄液
に侵されないことなどの特性が求められる。従来このよ
うな要求を満たすゲート電極配線材料として、タンタル
やチタンなどの各種の金属膜が用いられているが、さら
に画面の大型化、高精細化を図るためには、より抵抗が
小さくて加工性がよく、しかもその後の各種薬品処理工
程での耐性が優れた材料が望まれている。ドレイン、ソ
ース電極配線を基板上に設けるスタガー型TFT構造を採
用する場合には、ドレイン、ソース電極配線材料にその
ような特性が要求される。同様の問題は、アクティブマ
トリクス型でない液晶表示装置の場合にも存在する。
For example, when an inverted staggered TFT structure in which a gate electrode wiring is provided on a glass substrate and an insulating film or an a-Si film is stacked thereon to form a TFT is employed, a gate electrode and an address wiring formed integrally therewith are used. Since the semiconductor thin film and the data wiring are laminated thereon in a limited thickness, the electrode wiring must be thin and have sufficiently small resistance. In the case of stacking, it is necessary to taper the step portion of the lower electrode wiring in order to prevent the upper layer from being broken. Therefore, it is required to have such a property that it has workability for this purpose and that it is not attacked by a cleaning solution such as sulfuric acid or hydrogen peroxide in a subsequent cleaning step. Conventionally, various metal films, such as tantalum and titanium, have been used as gate electrode wiring materials that meet such demands. However, in order to further increase the size of the screen and increase the definition, processing with lower resistance is required. There is a demand for a material having good properties and excellent resistance in subsequent chemical treatment steps. In the case of employing a staggered TFT structure in which drain and source electrode wirings are provided on a substrate, such characteristics are required for the drain and source electrode wiring materials. A similar problem exists in a liquid crystal display device that is not an active matrix type.

アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素をで
きるだけ小さくし、かつ画面を大きくするためには、TF
Tへの信号線、即ちゲート配線とデータ配線を細くかつ
長くすることが必要である。しかもパルス信号の遅延に
よる波形の歪みをなくすためには、抵抗を十分に小さく
しなければならない。
In order to make the display pixels of the active matrix type liquid crystal display device as small as possible and to enlarge the screen, TF
It is necessary to make the signal line to T, that is, the gate wiring and the data wiring thin and long. In addition, in order to eliminate waveform distortion due to delay of the pulse signal, the resistance must be made sufficiently small.

高精細かつ大画面のアクティブマトリクス型液晶表示
装置を実現する場合、用いる薄膜トランジスタの数は非
常に多くなる。例えばアドレス400×データ400の場合、
素子数は160,000になるが、これだけ多くの薄膜トラン
ジスタアレイを完全に製作することは難しく、種々の欠
陥が発生する。例えば多層配線間あるいはキャパシタの
電気的短絡、配線の解放、薄膜トランジスタの欠陥等で
ある。表示装置としては、点欠陥を許容すれば、配線の
解放は容易に救済できる。即ちアドレス線が断線して
も、両端から信号を供給すればこれを救済することがで
きる。また信号電圧を保持するキャパシタの電気的短絡
については、薄膜トランジスタのオフ抵抗を十分に大き
くし、液晶の抵抗率を大きくすれば、キャパシタを設け
る必要がないため、この問題は回避できる。
When realizing a high-definition and large-screen active matrix liquid crystal display device, the number of thin film transistors to be used becomes very large. For example, in the case of address 400 x data 400,
Although the number of elements is 160,000, it is difficult to completely manufacture such a large number of thin film transistor arrays, and various defects occur. For example, electrical short-circuits between multilayer wirings or capacitors, release of wirings, defects in thin film transistors, and the like. As for the display device, if the point defect is allowed, the release of the wiring can be easily relieved. That is, even if the address line is broken, it can be remedied by supplying signals from both ends. Further, regarding the electrical short circuit of the capacitor holding the signal voltage, if the off-resistance of the thin film transistor is made sufficiently large and the resistivity of the liquid crystal is made large, it is not necessary to provide a capacitor, so that this problem can be avoided.

これに対し配線の短絡は、致命的な結果となる。例え
ばアドレス配線とデータ配線が短絡すると、これらの配
線に沿って線欠陥になってしまい、しかもこの欠陥は簡
単には補修できない。
On the other hand, a short circuit in the wiring has a fatal result. For example, if the address wiring and the data wiring are short-circuited, line defects will occur along these wirings, and these defects cannot be easily repaired.

このような多層配線間の短絡を防止する方法として、
アドレス配線及びゲート電極をTaで形成し、その表面を
陽極酸化した後、さらにその上にSiO2又はSi3N4膜を堆
積する積層絶縁膜構造が提案されている(特公昭60−54
478号公報)。しかしこの方法では、Taの陽極酸化によ
りアドレス配線の抵抗が大きくなってしまう。例えば22
0×240画素で44mm×60mmの画面をつくる薄膜トランジス
タにおいて、厚さ150nm、配線抵抗約60kΩのTaでできた
アドレス配線を表面から約700Åまで酸化すると、配線
抵抗は約110kΩになる。このように配線抵抗が大きくな
ると、アドレスパルス信号の遅延による波形のゆがみが
大きくなる。この結果アドレス配線の信号入力端子部と
周終端部における画素への書き込みに時間的なずれが生
じ、画質の均一性が損なわれる。Ta膜の膜厚を厚くすれ
ば配線抵抗を小さくできるが、あまり厚くすると膜のは
がれや、この上に形成されるデータ配線の解放の原因に
なる。
As a method of preventing such a short circuit between multilayer wirings,
A stacked insulating film structure has been proposed in which an address wiring and a gate electrode are formed of Ta, the surface thereof is anodized, and then a SiO 2 or Si 3 N 4 film is deposited thereon (Japanese Patent Publication No. 60-54).
No. 478). However, in this method, the resistance of the address wiring increases due to the anodic oxidation of Ta. For example, 22
In a thin film transistor that creates a 44 mm x 60 mm screen with 0 x 240 pixels, if the address wiring made of Ta with a thickness of 150 nm and a wiring resistance of about 60 kΩ is oxidized to about 700 mm from the surface, the wiring resistance will be about 110 kΩ. When the wiring resistance increases, the distortion of the waveform due to the delay of the address pulse signal increases. As a result, there is a time lag between writing to the pixel at the signal input terminal portion of the address wiring and the peripheral end portion, and the uniformity of image quality is impaired. If the thickness of the Ta film is increased, the wiring resistance can be reduced. However, if the thickness is too large, the film may peel off or the data wiring formed thereon may be released.

Taよりも抵抗の小さい配線材料としてモリブデンがあ
る。しかしMoは耐薬品性が劣り硫酸と過酸化水素からな
る混液による洗浄ができないこと、表面に良質の絶縁膜
が形成できないことなどの理由でアクティブマトリクス
基板のアドレス配線に要求される特性を十分備えていな
い。
Molybdenum is a wiring material having a lower resistance than Ta. However, Mo has sufficient characteristics required for the address wiring of the active matrix substrate because Mo is inferior in chemical resistance and cannot be cleaned with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and a high-quality insulating film cannot be formed on the surface. Not.

一方、単結晶Si基板を用いた半導体集積回路において
も、同様な問題がある。例えばダイナミックRAMに代表
されるメモリ集積回路は、ますます集積度を増してい
る。従来このようなメモリ集積回路で用いられるMOSト
ランジスタのゲート電極配線には、不純物ドープ多結晶
シリコンが一般に用いられてきた。しかしさらに素子の
微細化、高集積化を図るためには多結晶シリコンでは比
抵抗が大きすぎる。多結晶シリコンより比抵抗が小さい
材料としてモリブデンシリサイド(MoSi2)膜等がある
が、これらを用いても1Mビット以上のダイナミックRAM
を実現しようとすると、電極配線の抵抗のため消費電力
の増大、信号の遅れ、ノイズなどの問題が生ずる。
On the other hand, a semiconductor integrated circuit using a single crystal Si substrate has a similar problem. For example, memory integrated circuits represented by dynamic RAMs are becoming more and more integrated. Conventionally, impurity-doped polycrystalline silicon has been generally used for a gate electrode wiring of a MOS transistor used in such a memory integrated circuit. However, the specific resistance of polycrystalline silicon is too high for further miniaturization and high integration of elements. Molybdenum silicide (MoSi 2 ) film is one of the materials with lower specific resistance than polycrystalline silicon.
In order to realize the above, problems such as an increase in power consumption, signal delay, and noise due to the resistance of the electrode wiring occur.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように各種の電子装置において、素子の微細化
や装置の高性能化を図る上で、電極配線の抵抗、加工性
及び耐薬品性が大きい障害となっている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in various electronic devices, in order to miniaturize elements and improve the performance of the devices, there is a problem that resistance, workability, and chemical resistance of electrode wiring are large. Has become.

本発明の目的は、大画面・高画質化を可能にする液晶
表示装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of realizing a large screen and high image quality.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の液晶表示装置は、ガラス基板と、この基板上
に互いに交差して複数本ずつ配設されたアドレス配線及
びデータ配線と、各アドレス配線とデータ配線の交差位
置に形成されゲート電極がアドレス配線に、ソース電極
がデータ電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジ
スタと、これら薄膜トランジスタのドレイン電極にそれ
ぞれ接続された複数の表示用電極とからなる駆動回路基
板と、この駆動回路上に液晶層を介して設けられた対向
ガラス基板とを備えた液晶表示装置において、前記アド
レス配線及び前記ゲート電極はタンタルの組成比が30〜
85原子%であるモリブデンとタンタルの合金膜により形
成されていることを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The liquid crystal display device of the present invention comprises a glass substrate, a plurality of address wirings and data wirings arranged on the substrate so as to intersect each other. A plurality of thin film transistors formed at intersections of address lines and data lines, with a gate electrode connected to the address lines, a source electrode connected to the data electrodes, and a plurality of display electrodes connected to the drain electrodes of the thin film transistors, respectively. In a liquid crystal display device including a driving circuit substrate and a counter glass substrate provided on the driving circuit via a liquid crystal layer, the address wiring and the gate electrode have a composition ratio of tantalum of 30 to 30.
It is characterized by being formed of an alloy film of molybdenum and tantalum of 85 atomic%.

ここで、上記電極・配線に含まれるモリブデンとタン
タルの総量は95原子%以上であればよく、他の元素、例
えば炭素、酸素、アルゴン、窒素、水素などを5原子%
未満の範囲で含むことは許容される。
Here, the total amount of molybdenum and tantalum contained in the electrodes and wirings may be 95 atomic% or more, and 5 atomic% of other elements such as carbon, oxygen, argon, nitrogen, and hydrogen may be used.
It is permissible to include in the range of less than.

(作 用) 本発明による電極配線材料は、a−Si膜や多結晶シリ
コン膜、単結晶Si基板等を用いた半導体装置の電極配線
材料として種々実験、検討した結果、従来より配線用と
して使用されているTa膜、あるいはMo膜の電気抵抗に比
べ、より低い電気抵抗を有し、かつ配線材料として必要
な加工性、酸化膜形成性、シリコンとのオーミック接触
性、耐薬品性などの特性に優れたものであることが実証
された。
(Operation) The electrode wiring material according to the present invention has been used for wiring as a result of various experiments and examinations as an electrode wiring material for a semiconductor device using an a-Si film, a polycrystalline silicon film, a single crystal Si substrate, or the like. It has lower electric resistance than the electric resistance of the Ta film or Mo film used, and the properties such as workability, oxide film forming property, ohmic contact with silicon, chemical resistance etc. required as wiring material It was proved to be excellent.

本発明に係る配線材料であるTaとMoの合金膜の組成限
定理由は、Ta30〜85原子%の範囲で、Moより小さい電気
抵抗が得られ、しかもTaと同様の優れた加工性、酸化膜
形成性、耐薬品性を示すことにある。Taが30原子%未満
では合金膜の電気抵抗がMoより大きくなり、また酸化膜
形成性、混液洗浄性などが悪くなる。
The reason for limiting the composition of the alloy film of Ta and Mo, which is a wiring material according to the present invention, is that in the range of 30 to 85 atomic% of Ta, an electrical resistance smaller than that of Mo is obtained, and excellent workability and oxide film similar to Ta are obtained. To exhibit formability and chemical resistance. If Ta is less than 30 atomic%, the electric resistance of the alloy film becomes larger than that of Mo, and the oxide film forming property, mixed liquid cleaning property, etc. are deteriorated.

Taが85原子%を越えると、加工性や酸化膜形成性、混
液洗浄性は良いが、電気抵抗が急激に大きくなる。
When Ta exceeds 85 atomic%, the workability, the oxide film forming property and the mixed liquid cleaning property are good, but the electric resistance sharply increases.

本発明による液晶表示装置においては、アドレス配線
及びゲート電極が極めて低抵抗になるため、大画面・高
精細にした場合にもアドレス信号伝搬の遅延時間を十分
小さくすることができる。またアドレス配線の膜厚をあ
まり厚くせずに抵抗を小さくでき、かつ容易にテーパエ
ッチングできるため、この上に重ねられるデータ配線の
断線を防止することができる。さらにこの発明のアドレ
ス配線及びゲート電極には良質の陽極酸化膜を形成する
ことができる。そこで短絡事故を確実に防止するため、
この陽極酸化膜と例えばCVD(Chemical Vapor Depositi
on)によるSiO2膜の積層絶縁膜をゲート絶縁膜とし、ま
たアドレス配線とデータ配線の交差部にはこの積層絶縁
膜にさらに半導体薄膜を重ねて層間絶縁膜とする。さら
に、本実施例の電極配線材料からなる導電膜をパターニ
ングしてアドレス配線及びゲート電極を形成した後、上
記パターニングにより生じた汚染物質を除去するため
に、H2SO4+H2O2の混合液などの強力な洗浄液によりガ
ラス基板を洗浄処理しても、アドレス線は腐食・エッチ
ングされることはない。このようなガラス基板の洗浄処
理工程は、液晶表示装置においては必須な工程であるの
はもちろんのこと、洗浄処理工程は十分である必要があ
る。何故なら、洗浄処理工程が不十分であると、ドレイ
ン、ソース電極とゲート電極間の耐圧不良、引いては層
間短絡等を生じ、画素表示に線欠陥等を生じることにな
るからである。特に大画面の場合、パターニングの際に
大量の汚染物質が発生するので、洗浄処理工程を十分に
行なう必要がある。本実施例のアドレス配線材料は耐薬
品性が高いので十分な洗浄を行なうことができ、これに
より大画面であっても線欠陥等の発生を効果的に防止で
きるようになる。
In the liquid crystal display device according to the present invention, since the address wiring and the gate electrode have extremely low resistance, the delay time of address signal propagation can be sufficiently reduced even when a large screen and high definition are used. In addition, since the resistance can be reduced without increasing the thickness of the address wiring and the taper etching can be easily performed, disconnection of the data wiring stacked thereon can be prevented. Further, a high quality anodic oxide film can be formed on the address wiring and the gate electrode of the present invention. So, to prevent short circuit accidents,
This anodic oxide film and, for example, CVD (Chemical Vapor Depositi
The laminated insulating film of the SiO 2 film according to (on) is used as a gate insulating film, and a semiconductor thin film is further laminated on the laminated insulating film at the intersection of the address wiring and the data wiring to form an interlayer insulating film. Further, after forming the address wiring and the gate electrode by patterning the conductive film made of the electrode wiring material of the present embodiment, a mixture of H 2 SO 4 + H 2 O 2 is formed in order to remove the contaminants generated by the patterning. Even if the glass substrate is cleaned with a strong cleaning liquid such as a liquid, the address lines are not corroded or etched. Such a glass substrate cleaning process is, of course, an essential process in a liquid crystal display device, and it is necessary that the cleaning process is sufficient. This is because if the cleaning process is insufficient, a withstand voltage failure between the drain and source electrodes and the gate electrode, a short circuit between layers, and the like occur, and a line defect or the like occurs in the pixel display. In particular, in the case of a large screen, a large amount of contaminants are generated at the time of patterning. Therefore, it is necessary to sufficiently perform a cleaning process. Since the address wiring material of this embodiment has high chemical resistance, it can be sufficiently cleaned, and thereby, it is possible to effectively prevent generation of line defects and the like even on a large screen.

(実施例) 以下本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.

具体的なデバイスに適用した実施例の説明に先立っ
て、本発明に係るMo−Ta合金膜自体の各種特性を、他の
電極配線材料膜と比較して測定した結果を下表に示す。
Prior to the description of the example applied to a specific device, the following table shows the results of measuring various characteristics of the Mo—Ta alloy film itself according to the present invention in comparison with other electrode wiring material films.

各電極配線膜は室温でのスパッタ法により形成した。
表から明らかなように本発明に係る合金膜は、室温堆積
後はTi,Cr,β−Ta及びMoSi2のどれよりも比抵抗が小さ
く、特にTaが85原子%未満のときはMoよりも小さい。堆
積後熱処理を行うと、さらに小さい比抵抗が得られる。
またドライエッチングによる加工性もMoSi2膜と同様に
優れたものであり、テーパ加工も容易である。さらにM
o,Ti,Cr膜などでは良質の熱酸化膜が得られないが、本
発明に係る合金膜では良質のそれが得られる。洗浄液と
して広く用いられているH2SO4とH2O2の混合液に対する
耐性も優れたものである。Siとのオーミック接合に優
れ、またSiO2膜との反応も少ないため、Siを用いた半導
体装置との適合性も良好である。
Each electrode wiring film was formed by a sputtering method at room temperature.
As is clear from the table, the alloy film according to the present invention has a lower specific resistance than any of Ti, Cr, β-Ta and MoSi 2 after deposition at room temperature, and particularly when Ta is less than 85 atomic%, it is less than Mo. small. When a heat treatment is performed after the deposition, a lower specific resistance can be obtained.
Also, the workability by dry etching is excellent as in the case of the MoSi 2 film, and the taper processing is easy. Further M
A high quality thermal oxide film cannot be obtained with an o, Ti, Cr film or the like, but a high quality thermal oxide film can be obtained with the alloy film according to the present invention. It also has excellent resistance to a mixture of H 2 SO 4 and H 2 O 2 which is widely used as a cleaning solution. Because of its excellent ohmic junction with Si and little reaction with the SiO 2 film, compatibility with semiconductor devices using Si is also good.

また表中の○(良好)、△(やや不良)、×(不良)
の評価は、加工性についてはCF4系のドライエッチング
が可能か否かにより、テーパ加工性については同じくCF
4系のドライエッチングによりテーパ角度制御ができる
か否かにより行った。熱酸化膜形成については、約400
℃の温度で、ピンホールがなく、耐圧3×106V/cm以
上、リーク電流1×10-11nm/mm2以下の酸化膜が得られ
るか否かにより行い、陽極酸化膜形成については、ピン
ホールがなく、耐圧3×106V/cm以上、リーク電流1×1
0-11nm/mm2以下の酸化膜が得られるか否かにより行っ
た。またシリコンとのオーミック接合については、界面
がオーミック接合のよい完全なMoSi2によって形成され
ているか否かにより、酸化膜との非反応性については、
約400℃の温度で反応が起こるか否かにより行った。
○ (good), △ (slightly poor), × (bad) in the table
The evaluation by whether it is possible to dry etching CF 4 system for workability, also for tapered workability CF
The determination was made based on whether or not the taper angle could be controlled by dry etching of the 4 system. Approximately 400 for thermal oxide film formation
The temperature depends on whether an oxide film with no pinholes, withstand voltage of 3 × 10 6 V / cm or more, and leak current of 1 × 10 −11 nm / mm 2 or less can be obtained at a temperature of ℃. No pinholes, withstand voltage 3 × 10 6 V / cm or more, leak current 1 × 1
The determination was made based on whether or not an oxide film of 0 -11 nm / mm 2 or less was obtained. Regarding the ohmic junction with silicon, the non-reactivity with the oxide film depends on whether the interface is formed of complete MoSi 2 with good ohmic junction.
The reaction was performed at a temperature of about 400 ° C. depending on whether or not the reaction occurred.

第6図は、スパッタ法によってガラス基板上にMo−Ta
合金膜を単層膜として形成した場合の、組成比と比抵抗
の関係を示している。Taが30〜85原子%の範囲でMoより
小さい比抵抗が得られることが分る。
FIG. 6 shows that a Mo-Ta
The graph shows the relationship between the composition ratio and the specific resistance when the alloy film is formed as a single-layer film. It can be seen that a specific resistance lower than Mo can be obtained when Ta is in the range of 30 to 85 atomic%.

次に本発明の電極材料を用いた具体的な素子の実施例
を説明する。
Next, specific examples of the device using the electrode material of the present invention will be described.

第1図は、本発明の配線材料を逆スタガー型TFTを用
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した等
価回路図である。ガラス基板1上にアドレス配線11(11
1,112,…,11m)とデータ配線13(131,132,…,13n)がマ
トリクス状に配設され、その各交差位置にTFT15(1511,
…,15mn)が配置される。TFT15pq(p=1,2,…,m;q=1,
2,…,n)は、ゲート電極17pqがアドレス配線11pに、ド
レイン電極18pqがデータ配線13qに接続されている。ま
たソース電極19pqは画素電極12pqを介して液晶セル14pq
に接続されている。図ではコンデンサ23pqを示している
が、これは省略することができる。ゲート電極17pqは実
際にはアドレス配線11pと一体に形成される。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram in which the wiring material of the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display device using an inverted stagger type TFT. The address wiring 11 (11
1, 11 2, ..., 11m ) and a data line 13 (13 1, 13 2, ..., 13n) are arranged in a matrix, each of its intersections TFT 15 (15 11,
..., 15mn). TFT15pq (p = 1,2, ..., m; q = 1,
In (2,..., N), the gate electrode 17pq is connected to the address wiring 11p, and the drain electrode 18pq is connected to the data wiring 13q. The source electrode 19pq is connected to the liquid crystal cell 14pq via the pixel electrode 12pq.
It is connected to the. Although the figure shows the capacitor 23pq, this can be omitted. The gate electrode 17pq is actually formed integrally with the address wiring 11p.

第2図は第1図に示した基板中の一画素分(2122の個
所)の拡大平面図であり、第3図はそA−A′断面図で
ある。
Figure 2 is an enlarged plan view of one pixel (21 22 location of) in the substrate shown in FIG. 1, FIG. 3 is a its A-A 'sectional view.

第3図について製造工程に従って説明する。ガラス基
板1上にMo−Ta合金膜をスパッタリングによって堆積
し、次いでPEP(Photo Engraving Process)によりパタ
ーニングしてゲート電極17を形成した。このゲート電極
17は第1図のアドレス配線11と同じ材料、同じ工程で一
体形成される。この工程では、後にゲート電極17及びア
ドレス配線11の上に形成される層の段切れを防止するた
め、これらのエッジにテーパをつけた。そのためのテー
パエッチングは、レジストとCF4+O2を用いたドライエ
ッチングにより容易に行うことができた。本実施例のゲ
ート電極17は、厚さはアドレス配線11と同じ200nm、そ
して幅は30μmにした。ゲート電極17を形成した後、こ
の上にゲート絶縁膜として200nmのSi3N4膜31を形成し
た。続いて300nmのノンドープa−Si膜33,133,50nmのn+
型a−Si膜35及び50nmのMo膜37を順次形成した。これら
3層は第2図に示すように薄膜トランジスタ部、並びに
アドレス配線11とこの後形成されるデータ配線13の各交
差部において、エッチングによって残留させる。この工
程で重要なことは、ゲート絶縁膜31堆積前の処理であ
る。ゲート電極17はPEPによってパターニングするため
表面には有機(例えばレジスト残り)・無機の汚染物質
が多量に存在している。この洗浄処理は、ゲート電極17
の形成されたガラス基板をH2SO4+H2O2の混合液に侵す
ことによって行った。本実施例の合金膜によるゲート電
極17は、この洗浄液に腐食・エッチングされず充分な耐
性を示した。この後150nmのITO(Indium Tin Oxide)膜
により各画素の表示用電極21が形成される。最後にAl膜
の蒸着、パターニングによりデータ配線13及びこれと連
続するソース電極18並びにドレイン電極19が形成され
る。ソース電極18はデータ配線13と一体に形成される。
またドレイン電極19は表示用電極21に接触させる。この
アクティブマトリクス基板と対向電極基板との間に液晶
層を挾めば、液晶表示装置が得られる。
FIG. 3 is described according to the manufacturing process. A Mo—Ta alloy film was deposited on the glass substrate 1 by sputtering, and then patterned by PEP (Photo Engraving Process) to form a gate electrode 17. This gate electrode
17 is formed integrally with the same material and in the same process as the address wiring 11 in FIG. In this step, these edges are tapered in order to prevent disconnection of a layer formed on the gate electrode 17 and the address wiring 11 later. The taper etching for that purpose could be easily performed by dry etching using a resist and CF 4 + O 2 . The gate electrode 17 of the present example had the same thickness as the address wiring 11 of 200 nm and the width of 30 μm. After the gate electrode 17 was formed, a 200 nm Si 3 N 4 film 31 was formed thereon as a gate insulating film. Subsequently, 300 nm non-doped a-Si film 33, 133, 50 nm n +
A mold a-Si film 35 and a 50 nm Mo film 37 were sequentially formed. As shown in FIG. 2, these three layers are left by etching at the thin film transistor portion and at each intersection of the address wiring 11 and the data wiring 13 to be formed thereafter. What is important in this step is processing before the gate insulating film 31 is deposited. Since the gate electrode 17 is patterned by PEP, a large amount of organic (for example, remaining resist) and inorganic contaminants are present on the surface. This cleaning process is performed for the gate electrode 17.
Was performed by immersing the glass substrate on which the was formed in a mixed solution of H 2 SO 4 + H 2 O 2 . The gate electrode 17 made of the alloy film of the present example was not corroded or etched by the cleaning solution, and showed sufficient resistance. Thereafter, the display electrode 21 of each pixel is formed of a 150 nm ITO (Indium Tin Oxide) film. Finally, a data wiring 13 and a source electrode 18 and a drain electrode 19 continuous with the data wiring 13 are formed by vapor deposition and patterning of an Al film. Source electrode 18 is formed integrally with data line 13.
The drain electrode 19 is brought into contact with the display electrode 21. By interposing a liquid crystal layer between the active matrix substrate and the counter electrode substrate, a liquid crystal display device can be obtained.

先の洗浄工程が不十分であると、ドレイン、ソース電
極とゲート電極間の耐圧不良、引いては層間短絡等を生
じ、画像表示に線欠陥等を生じることになる。本実施例
においては耐薬品性があるので充分な洗浄を行うことが
でき、該欠陥の発生を防止することが実証できた。
If the previous cleaning step is insufficient, a withstand voltage failure between the drain and source electrodes and the gate electrode, a short circuit between layers, and the like will occur, and line defects will occur in image display. In the present embodiment, sufficient cleaning can be performed because of chemical resistance, and it was proved that the occurrence of the defect was prevented.

上記実施例では、ゲート電極17上に直接Si3N4膜31を
ゲート絶縁膜として堆積したが、このSi3N4膜の堆積に
先立ってゲート電極17の表面に熱酸化膜を形成すること
は有用である。実際に上記実施例のゲート電極形成後、
常圧の酸素雰囲気中で400℃、1時間の熱酸化により160
nmの酸化膜が形成できた。この熱酸化膜の耐圧は5.2×1
05V/cm以上であり、比誘電率は23であった。このような
熱酸化膜を形成した後にSi3N4膜を堆積してゲート絶縁
膜を構成するると、層間短絡による欠陥をより有効に防
止することができる。また2層目の絶縁膜を薄くできる
ため、TFTのしきい値電圧を下げることができるという
効果も得られる。ゲート電極部分に限らず、ゲート配線
全体あるいは配線交差部に同様に熱酸化膜を形成するこ
とにより、配線特に交差部での短絡による欠陥の防止を
図ることができる。さらに上記実施例のゲート電極その
他の表面に陽極酸化することによっても良質の酸化膜を
形成することができる。
In the above embodiment, the Si 3 N 4 film 31 was directly deposited on the gate electrode 17 as a gate insulating film, but a thermal oxide film was formed on the surface of the gate electrode 17 prior to the deposition of the Si 3 N 4 film. Is useful. After actually forming the gate electrode of the above embodiment,
160 ℃ by thermal oxidation at 400 ℃ for 1 hour in oxygen atmosphere at normal pressure
An oxide film of nm was formed. The breakdown voltage of this thermal oxide film is 5.2 × 1
And at 0 5 V / cm or more and a dielectric constant of 23. If a gate insulating film is formed by depositing a Si 3 N 4 film after forming such a thermal oxide film, defects due to interlayer short-circuit can be more effectively prevented. In addition, since the thickness of the second insulating film can be reduced, the threshold voltage of the TFT can be reduced. By similarly forming a thermal oxide film not only on the gate electrode portion but also on the entire gate wiring or the wiring intersection, it is possible to prevent a defect due to a short circuit at the wiring, particularly at the intersection. Further, a high quality oxide film can be formed by anodizing the gate electrode and the other surface of the above embodiment.

第4図(a)(b)は、上記実施例でのアドレス配線
およびゲート電極の表面を陽極酸化した場合の実施例を
示す。第4図(a)は第2図のA−A′断面図、第4図
(b)は同じくB−B′断面図である。
FIGS. 4A and 4B show an embodiment in which the surfaces of the address wiring and the gate electrode in the above embodiment are anodized. FIG. 4A is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 2, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line BB' of FIG.

前記実施例と同様にアドレス配線11とゲート電極17を
形成した後、これらの表面に陽極酸化膜118を形成し
た。本実施例においては、陽極酸化は0.01wt%クエン酸
水溶液中で行われた。次いで全面にプラズマCVDにより2
00nmのSiO2膜132を形成した。この後また前記実施例と
同様に同じ厚さでインドープのa−Si膜33,133、n+型a
−Si膜35及びMo膜37を順次形成した。表示用電極21、ソ
ース電極18、ドレイン電極19についても同様に形成し
た。
After forming the address wiring 11 and the gate electrode 17 in the same manner as in the above embodiment, an anodic oxide film 118 was formed on the surface thereof. In this embodiment, the anodic oxidation was performed in a 0.01 wt% citric acid aqueous solution. Next, the whole surface is plasma-enhanced by CVD.
A 00 nm SiO 2 film 132 was formed. Thereafter, similarly to the above embodiment, the same thickness of the in-doped a-Si films 33 and 133 and the n + type a
-An Si film 35 and a Mo film 37 were sequentially formed. The display electrode 21, the source electrode 18, and the drain electrode 19 were formed in the same manner.

本実施例のアクティブマトリクス基板では、陽極酸化
膜118とSiO2膜132をゲート絶縁膜として薄膜トランジス
タが形成される。またアドレス配線11とデータ配線13の
各交差部では、陽極酸化膜118、SiO2膜132並びにノンド
ープa−Si膜133から形成される積層膜が層間絶縁膜と
して用いられる。
In the active matrix substrate of this embodiment, a thin film transistor is formed using the anodic oxide film 118 and the SiO 2 film 132 as a gate insulating film. At each intersection between the address wiring 11 and the data wiring 13, a laminated film formed of the anodic oxide film 118, the SiO 2 film 132, and the non-doped a-Si film 133 is used as an interlayer insulating film.

以上a−SiのTFTを用いたアクティブマトリクス型液
晶表示素子を説明したが、本発明はa−Siダイオードや
MIM(Metal Insulator Metal)素子を用いた液晶表示素
子にも同様に効果を発揮する。
The active matrix type liquid crystal display device using the a-Si TFT has been described above.
The same effect is exhibited in a liquid crystal display device using a MIM (Metal Insulator Metal) device.

第5図は、本発明の電極配線をMOS集積回路のゲート
電極配線部に用いた実施例のMOSトランジスタ部であ
る。比抵抗数Ω・cmのp型単結晶Si基板401にフィール
ド絶縁膜403を形成した後、素子領域に熱酸化によって4
0nmのゲート酸化膜405を形成した。この後Mo(60原子
%)−Ta(40原子%)の合金膜をスパッタ法により300n
mの厚さで形成し、これをPEP及びドライエッチングによ
りパターニングしてテーパ付のゲート電極407を形成し
た。そしてゲート電極407をマスクとして、Pイオンを
1×1015/cm2、100KeVの条件下で注入し、さらに30分間
1000℃の熱処理を行ってソース、ドレイン領域409、411
を形成した。この熱処理工程でゲート電極407の比抵抗
は、1.3×10-5Ω・cmと小さくなった。続いてCVD酸化膜
413を1μmの厚さに形成し、これにコンタクトホール4
15a、415bを開けた。最後にAl膜の堆積、パターニング
によってソース、ドレイン電極417,419を形成した。
FIG. 5 shows a MOS transistor section of an embodiment in which the electrode wiring of the present invention is used for a gate electrode wiring section of a MOS integrated circuit. After a field insulating film 403 is formed on a p-type single-crystal Si substrate 401 having a specific resistance of several Ωcm,
A 0 nm gate oxide film 405 was formed. After that, an alloy film of Mo (60 atomic%)-Ta (40 atomic%) is
A gate electrode 407 having a tapered shape was formed by patterning by PEP and dry etching. Then, using the gate electrode 407 as a mask, P ions are implanted under the conditions of 1 × 10 15 / cm 2 and 100 KeV, and further for 30 minutes
Source and drain regions 409, 411
Was formed. In this heat treatment step, the specific resistance of the gate electrode 407 was reduced to 1.3 × 10 −5 Ω · cm. Next, CVD oxide film
413 is formed to a thickness of 1 μm, and contact holes 4
15a and 415b were opened. Finally, source and drain electrodes 417 and 419 were formed by depositing and patterning an Al film.

この実施例によればゲート電極は、従来のMoSi2膜を
用いた場合に比べて比抵抗が1/5になり、ゲート遅延時
間の短い回路特性が得られた。また1000℃の熱処理によ
ってもゲート電極とその下にあるゲート酸化膜との反応
は起らず、信頼性の高い素子特性が得られた。
According to this example, the gate electrode had a specific resistance of 1/5 as compared with the case where a conventional MoSi 2 film was used, and circuit characteristics with a short gate delay time were obtained. Also, the heat treatment at 1000 ° C. did not cause a reaction between the gate electrode and the underlying gate oxide film, and high reliability device characteristics were obtained.

なお本発明は上記実施例に限られるものではない。例
えば上記実施例におけるMo−Ta合金膜は、Moターゲット
とTaターゲットを同時にスパッタすることによっても得
られる。さらにMoとTaの両方を含む有機ガスの熱分解に
よっても同様の合金膜を形成できる。また本発明の電極
配線はa−Si膜、多結晶シリコン膜、単結晶SiなどのSi
に限らず、CdSe、Te、GaAs、GaPなど他の半導体材料を
用いた場合にも適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the Mo—Ta alloy film in the above embodiment can be obtained by simultaneously sputtering a Mo target and a Ta target. Further, a similar alloy film can be formed by thermal decomposition of an organic gas containing both Mo and Ta. Further, the electrode wiring of the present invention is made of Si such as a-Si film, polycrystalline silicon film and single crystal Si.
However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a case where another semiconductor material such as CdSe, Te, GaAs, and GaP is used.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、比抵抗が非常に小
さく、加工性、安定性に優れたMo−Ta合金膜を電極配線
材料として用いることにより、液晶表示装置の大面積
化、高精細化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the use of a Mo—Ta alloy film having a very small specific resistance and excellent workability and stability as an electrode wiring material allows a large liquid crystal display device to be manufactured. Area and high definition can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の等価回路図、 第2図は上記アクティブマトリクス基板の要部拡大平面
図、 第3図は、第2図のA−A′断面図、 第4図(a)および(b)は、他の実施例に係る第2図
のA−A′及びB−B′断面図、 第5図は他の実施例に係るMOSトランジスタの断面図、 第6図は本発明に係る単層構造の電極配線材料の抵抗率
特性を示す図である。 1……ガラス基板、11……アドレス配線、(Mo−Ta合
金、13……データ配線、14……液晶セル、15……TET、1
7……ゲート電極(Mo−Ta合金)、18……ドレイン電
極、19……ソース電極。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an active matrix type liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the active matrix substrate, and FIG. 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views taken along lines AA 'and BB' of FIG. 2 according to another embodiment, and FIG. 5 is a MOS transistor according to another embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the resistivity characteristics of the electrode wiring material having a single-layer structure according to the present invention. 1 ... glass substrate, 11 ... address wiring, (Mo-Ta alloy, 13 ... data wiring, 14 ... liquid crystal cell, 15 ... TET, 1
7: Gate electrode (Mo-Ta alloy), 18: Drain electrode, 19: Source electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 H01L 29/46 R 29/43 27/10 681A (56)参考文献 特開 昭58−7864(JP,A) 特開 昭56−114220(JP,A) 特開 昭60−54478(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H01L 27/12 H01L 29/46 R 29/43 27/10 681A (56) References JP-A Sho58 -7864 (JP, A) JP-A-56-114220 (JP, A) JP-A-60-54478 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガラス基板と、この基板上に互いに交差し
て複数本ずつ配設されたアドレス配線及びデータ配線
と、各アドレス配線とデータ配線の交差位置に形成され
ゲート電極がアドレス配線に、ソース電極がデータ電極
にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、これ
ら薄膜トランジスタのドレイン電極にそれぞれ接続され
た複数の表示用電極とからなる駆動回路基板と、この駆
動回路上に液晶層を介して設けられた対向基板とを具備
してなる液晶表示装置において、 前記アドレス配線はタンタルの組成比が30〜85原子%で
あるモリブデンとタンタルの合金膜により形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置。
A glass substrate, a plurality of address wirings and data wirings arranged on the substrate so as to intersect each other, and a gate electrode formed at an intersection of each address wiring and the data wiring, A drive circuit substrate including a plurality of thin film transistors each having a source electrode connected to a data electrode, and a plurality of display electrodes each connected to a drain electrode of each of the thin film transistors is provided on the drive circuit via a liquid crystal layer. A liquid crystal display device comprising: a counter substrate; and the address wiring is formed of an alloy film of molybdenum and tantalum having a composition ratio of tantalum of 30 to 85 atomic%.
【請求項2】前記合金中に占めるモリブデンとタンタル
の総量は95原子%以上である特許請求の範囲第1項記載
の液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the total amount of molybdenum and tantalum in said alloy is 95 atomic% or more.
【請求項3】前記合金を少なくとも一層以上用いた多層
配線を有する特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装
置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a multilayer wiring using at least one of said alloys.
【請求項4】前記薄膜トランジスタは、前記アドレス配
線と一体形成されたゲート電極と、このゲート電極上に
ゲート電極の陽極酸化膜又は熱酸化膜を含むゲート絶縁
膜を介して堆積された半導体薄膜と、この半導体薄膜上
に前記データ配線と同じ導体膜により形成されたドレイ
ンおよびソース電極とを有する特許請求の範囲第1項記
載の液晶表示装置。
4. A thin film transistor comprising: a gate electrode integrally formed with the address wiring; and a semiconductor thin film deposited on the gate electrode via a gate insulating film including an anodic oxide film or a thermal oxide film of the gate electrode. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a drain and a source electrode formed on the semiconductor thin film by the same conductor film as the data wiring.
【請求項5】前記各アドレス配線とデータ配線の間に、
アドレス配線の陽極酸化膜又は熱酸化膜を含む層間絶縁
膜、および前記薄膜トランジスタに用いた半導体薄膜と
同時に形成された半導体薄膜を介在している特許請求の
範囲第1項記載の液晶表示装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an interlayer insulating film including an anodic oxide film or a thermal oxide film of the address wiring, and a semiconductor thin film formed simultaneously with the semiconductor thin film used for the thin film transistor are interposed.
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